2025年儀器儀表練習題與答案一、選擇題（每題3分，共30分）1.以下哪種傳感器屬于能量控制型傳感器？A.熱電偶B.壓電式加速度傳感器C.電阻應變片D.光電池答案：C解析：能量控制型傳感器自身不產(chǎn)生能量，需外部電源提供能量，如電阻應變片通過外部電源激勵產(chǎn)生電信號變化；能量轉換型傳感器（如熱電偶、壓電傳感器、光電池）可直接將被測能量轉換為電信號。2.某壓力儀表的量程為0-10MPa，精度等級為0.5級，其最大絕對誤差為？A.0.05MPaB.0.1MPaC.0.5MPaD.1MPa答案：A解析：最大絕對誤差=量程×精度等級%=10MPa×0.5%=0.05MPa。3.下列哪種溫度測量方式屬于非接觸式測量？A.鉑電阻溫度計B.紅外測溫儀C.熱電偶D.雙金屬溫度計答案：B解析：非接觸式測量通過接收被測物體的熱輻射（如紅外）獲取溫度，無需與被測物接觸；其余選項均需接觸被測物。4.在流量測量中，用于測量大管徑、低流速液體流量的儀表是？A.渦輪流量計B.電磁流量計C.轉子流量計D.超聲波流量計答案：D解析：超聲波流量計適用于大管徑、非導電液體或低流速場景；電磁流量計需被測液體導電；渦輪流量計對流速有下限要求；轉子流量計通常用于小管徑。5.智能儀表與傳統(tǒng)儀表的核心區(qū)別在于？A.具備數(shù)字顯示功能B.集成微處理器C.支持4-20mA信號輸出D.采用模塊化設計答案：B解析：智能儀表的核心是內置微處理器（MCU），可實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、自校準、通信等功能；傳統(tǒng)儀表多為模擬電路或簡單數(shù)字電路。6.某電感式位移傳感器的輸出信號為正弦波，需轉換為數(shù)字量顯示位移，最合理的信號處理流程是？A.放大→濾波→A/D轉換→解調B.解調→放大→濾波→A/D轉換C.濾波→放大→解調→A/D轉換D.放大→解調→濾波→A/D轉換答案：D解析：電感式傳感器輸出的正弦波通常攜帶位移調制信息，需先放大弱信號，再解調（提取位移相關的幅值或相位變化），濾波去除噪聲，最后A/D轉換為數(shù)字量。7.下列哪種誤差屬于系統(tǒng)誤差？A.讀數(shù)時視線偏移導致的誤差B.溫度波動引起的傳感器零點漂移C.電網(wǎng)電壓隨機波動導致的測量值跳動D.多次測量時環(huán)境噪聲的隨機干擾答案：B解析：系統(tǒng)誤差具有確定性（如溫度引起的漂移可通過補償消除）；隨機誤差（如選項A、C、D）無規(guī)律且不可預測。8.用于測量腐蝕性氣體壓力的儀表，其隔離裝置應選用？A.硅油隔離器（耐油）B.聚四氟乙烯隔離膜片（耐腐）C.金屬波紋管（耐高壓）D.橡膠密封墊（耐溫）答案：B解析：腐蝕性氣體需選用耐腐蝕材料，聚四氟乙烯化學穩(wěn)定性高，適用于強腐蝕環(huán)境。9.某儀表的顯示分辨率為0.1℃，其最小可分辨的溫度變化是？A.0.05℃B.0.1℃C.0.2℃D.0.5℃答案：B解析：分辨率是儀表能區(qū)分的最小輸入變化量，因此最小可分辨變化為0.1℃。10.在工業(yè)現(xiàn)場，為避免電磁干擾影響儀表信號傳輸，應優(yōu)先選擇？A.單股銅芯導線（非屏蔽）B.屏蔽雙絞線C.同軸電纜（未接地）D.多股軟導線（無屏蔽）答案：B解析：屏蔽雙絞線可有效抑制電磁干擾（EMI），屏蔽層接地后能隔離外部電磁場；同軸電纜需正確接地才能發(fā)揮作用，否則可能引入干擾。二、填空題（每空2分，共20分）1.熱電偶的熱電勢由______電勢和______電勢組成，其測溫原理基于______效應。答案：接觸；溫差；塞貝克2.壓力儀表的“量程遷移”是指通過調整儀表參數(shù)，使測量范圍______（上移/下移/擴展），以適應______的測量需求。答案：上移或下移；特定零點或滿度3.智能儀表的通信接口中，ModbusRTU采用______傳輸方式，CAN總線具有______和______的特點，適合工業(yè)現(xiàn)場多節(jié)點通信。答案：串行異步；高可靠性；抗干擾能力強4.流量測量中，孔板流量計屬于______式流量計，其測量原理基于______方程；渦街流量計屬于______式流量計，測量依據(jù)是______現(xiàn)象。答案：差壓；伯努利；流體振動；卡門渦街三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述電阻應變片測量力的基本原理，并說明溫度補償?shù)谋匾?。答案：電阻應變片通過粘貼在被測構件表面，當構件受力變形時，應變片隨構件一起伸縮，其電阻值因幾何尺寸變化（長度、截面積）和材料電阻率變化（壓阻效應）而改變。通過惠斯通電橋將電阻變化轉換為電壓信號，即可測量力的大小。溫度補償?shù)谋匾裕涵h(huán)境溫度變化會導致應變片自身電阻變化（熱阻效應），同時構件與應變片材料線膨脹系數(shù)不同會產(chǎn)生附加應變，這兩種因素會引入測量誤差。通過在電橋中接入溫度補償片（與工作片同材料、同環(huán)境但不受力），可抵消溫度引起的電阻變化，提高測量精度。2.對比分析模擬式儀表與數(shù)字式儀表的優(yōu)缺點。答案：模擬式儀表（如指針式萬用表）優(yōu)點：直觀顯示連續(xù)變化趨勢，成本低，無需電源（部分類型）；缺點：讀數(shù)誤差大（人眼判讀），精度低，無法存儲數(shù)據(jù)，功能單一。數(shù)字式儀表（如數(shù)字萬用表）優(yōu)點：讀數(shù)準確（消除人為誤差），精度高（可達0.01%級），可存儲、處理數(shù)據(jù)，支持多功能集成（如自動量程切換）；缺點：需電源供電，顯示為離散值（丟失微小變化細節(jié)），成本較高，復雜電路易受干擾。3.說明電磁流量計的工作條件及選型注意事項。答案：工作條件：被測液體必須導電（電導率≥5μS/cm），不能測量氣體或非導電液體（如石油）；管道需滿管，液體中允許含少量顆?；驓馀荩ǖ珴舛冗^高會影響信號）。選型注意事項：①口徑與管道匹配（避免縮徑導致流速過高或擴徑導致流速過低）；②襯里材料需耐腐蝕（如聚四氟乙烯用于強酸，橡膠用于一般腐蝕）；③電極材料與被測液體兼容（如316L不銹鋼用于水，哈氏合金用于酸）；④輸出信號類型（4-20mA、RS485等）需與控制系統(tǒng)匹配；⑤防爆要求（如工業(yè)現(xiàn)場需選防爆型）。4.簡述儀表誤差的主要來源及減小誤差的方法。答案：誤差來源：①儀器誤差（儀表本身精度限制、元件老化）；②環(huán)境誤差（溫度、濕度、電磁場干擾）；③方法誤差（測量原理近似或操作不當）；④人員誤差（讀數(shù)偏差、操作失誤）。減小方法：①選用高精度儀表并定期校準；②采取環(huán)境控制（如恒溫箱、屏蔽罩）或補償措施（如溫度補償電路）；③優(yōu)化測量方法（如采用多次測量取平均、替代法消除系統(tǒng)誤差）；④加強人員培訓，規(guī)范操作流程。5.分析智能儀表中軟件濾波（如滑動平均濾波、中值濾波）的應用場景及原理。答案：滑動平均濾波：適用于信號含隨機噪聲但變化趨勢緩慢的場景（如溫度測量）。原理：取最近N個采樣值的算術平均作為當前輸出，通過調整N值平衡平滑效果和響應速度（N越大，噪聲抑制越好但延遲越高）。中值濾波：適用于信號含脈沖干擾（如電磁尖峰）的場景（如工業(yè)現(xiàn)場的壓力突變）。原理：對連續(xù)M個采樣值排序，取中間值作為輸出，可有效剔除異常大/小的脈沖噪聲，保留信號真實變化。四、計算題（共10分）某溫度控制系統(tǒng)使用K型熱電偶（分度號K，參考端溫度為25℃）測量爐溫，測得熱電勢為36.28mV。已知K型熱電偶在25℃時的熱電勢為1.00mV，在1000℃時熱電勢為40.09mV，900℃時為37.32mV，850℃時為34.71mV。試計算實際爐溫（要求寫出計算步驟）。答案：步驟1：計算參考端溫度修正后的熱電勢。實際熱電勢E(t,t0)=E(t,t_ref)+E(t_ref,0℃)，其中t_ref=25℃，E(t_ref,0℃)=1.00mV（已知）。題目中測得熱電勢為E(t,t_ref)=36.28mV，因此總熱電勢E(t,0℃)=36.28mV+1.00mV=37.28mV。步驟2：根據(jù)分度表插值計算溫度。已知：900℃時E=37.32mV850℃時E=34.71mV目標E=37.28mV接近900℃的37.32mV，差值為37.32mV-37.28mV=0.04mV。設溫度為t=900℃-Δt，其中Δt為溫度差